Измерение частоты выходного напряжения 3х фазного генератора.

[Wladimir_TS]

Дано - имеется 3х фазный генератор с выходной частотой изменяющейся 300-1000 Гц, выходное напряжение на конденсаторе фильтра (1000 мкФ с нагрузочным резистором 1 кОм в параллель) после выпрямителя меняется от 30 до 110 вольт (на реальной нагрузке от 20 до 90В), в конструкцию генератора уже встроен 3х фазный выпрямитель (Схема Ларионова) и доступа к обмоткам до выпрямителя нет. От этого выпрямителя питается некоторое оборудование. Необходимо измерять выходную частоту генератора. Как сформировать сигнал. В однофазном исполнении как-то проще а тут даже развязав прямовключенным в плюсовой провод диодом фильтр БП и генератор получить сигнал от "0" не получится, а настраивать компаратор на порог пульсаций проблематично из-за изменения амплитуды.

Входной сигнал "частотомера" - ТТЛ уровень, который может быть х3 или х6 от частоты.

[hippo64]

конденсатор не пропускает постоянку

[Alex]

В однофазном исполнении как-то проще а тут даже развязав прямовключенным в плюсовой провод диодом фильтр БП и генератор получить сигнал от "0" не получится, а настраивать компаратор на порог пульсаций проблематично из-за изменения амплитуды.

А убрать дс-блоком постоянную составляющую, и получить двуполярный сигнал, с переходом через ноль, не?

[Wladimir_TS]

Логично ! Никто не посоветует усилитель-формирователь ? Пробовал моделировать в Proteus (что знаю - прошу гнилыми помидорами не кидать) там амплитуды в разных режимах от нагрузки (и разных моментах открывания и закрывания диодов)до милливольт.

[Гоша]

Обычный каскад ОЭ.
В коллекторной цепи установить 1 кОм - будет работать с любым TTL.
лучше применять TTL с триггером Шмитта.
Конденсатор 1000 мкФ на время измерения частоты отсоединить.
Если конденсатор отсоединять нельзя - развязываться диодом, сигнал на формирователь брать до диода.
Как-то так.
Или как-то эдак, если взять 1/6 74HCT14.

[Wladimir_TS]

У меня получается при разных нагрузках и режимах генератора амплитуда "пульсаций" от 50 милливольт до 5-6 вольт.

Выглядит примерно так :

[Гоша]

У меня получается при разных нагрузках

Принципиальное отличие "у меня получается" от "надо вот так" - наличие резистора утечки R4 с выхода выпрямителя на общий, и диода D4 (нумерация элементов по схемам из поста #5).
Без них конечно амплитуда пульсаций на выходе фильтра будет зависеть от тока нагрузки.
А с ними не будет зависеть (на выходе выпрямителя) с точностью до падения напряжения фазных обмоток в зависимости от нагрузки, и падения напряжения на диодах выпрямителя.
Вот как будет выглядеть напряжение в точке ac/dc (на выходе выпрямителя) при значениях сопротивления нагрузки 20 Ом, 200 Ом и 200 кОм (сопротивление фазных выходов 0,1 Ом, диоды обычные кремниевые).
То есть при изменении тока нагрузки почти в 10000 раз амплитуда пульсаций уменьшится менее чем на 1 В, и в худшем случае размах пульсаций составит 10,4 В.
Этого достаточно для того, чтобы измерить частоту пульсаций в точке ac/dc любым частотомером с закрытым для постоянной составляющей входом.

[Wladimir_TS]

R1 наверное тогда, R4 ограничивает ток перезаряда С1.

А внутреннее сопротивление обмоток генератора не будет влиять ? К сожалению измерить его из-за диодов не представляется возможным.

Ситуация какая - надо сделать частотомер и отправить на другой конец страны для испытаний. Возможности проверить на реальном генераторе не будет.

Вот участок схемы аналогичного назначения из другого устройства.

[Гоша]

R1 наверное тогда

Да, конечно, R1.
Его нужно поставить 30 кОм, чтобы не грелось на 100 В.
Внутреннее сопротивление будет влиять, но не думаю, чтобы оно было больше 0,1 Ом.
Судя по описанию в посте #1 сопротивление нагрузки не превышает 33 Ом.
Вот результат моделирования для случаев напряжения 20В и 90 В на нагрузке 33 Ом, частоте 1 кГц и внутреннем сопротивлении фаз 2 Ом.
Все, что правее конденсатора С1 (и он тоже), это и есть входной каскад частотомера. С выхода "Частота" сигнал можно подавать прямо на вход TTL.
Если вместо транзистора поставить вентиль 74HC14, то будет еще лучше.
Если на месте не смогут добавить диод D4 и резистор R1, то говорить об этой схеме не приходится. Надо усиливать сигнал пульсаций по переменному напряжению. В этом случае надо знать, какие источники питания есть в частотомере.

[Wladimir_TS]

С этой обмотки генератора снимается небольшая мощность - порядка 5 ватт. После конденсатора идет линейный стабилизатор на 15 вольт.

У вас на схеме однополупериодный выпрямитель, а в реальности там 2хполупериодный.

[Гоша]

С этой обмотки генератора снимается небольшая мощность - порядка 5 ватт.

Не верю.
При 110 В на резисторе 1 кОм выделится 12 Вт.
Впрочем, это неважно. Можно вообще мощность от генератора не отбирать.

У вас на схеме однополупериодный выпрямитель, а в реальности там 2хполупериодный.

И что это меняет, кроме удвоения частоты?
В точке Выпрям в худшем случае около 3В размаха переменного напряжения.

[Станислафф]

че за пурга? а тахометр использовать -не судьба? уж ДХ или оптический -всегда есть где разместить.

[deemon]

в конструкцию генератора уже встроен 3х фазный выпрямитель (Схема Ларионова) и доступа к обмоткам до выпрямителя нет.

Этот выпрямитель , кстати , не 3 , а 6-фазный - частота пульсаций в 6 раз больше частоты генератора . А что касается самой задачи - так правильно тут товарищи говорили , надо отвязать нагрузку диодом - тогда напряжение импульсов будет несколько десятков вольт , ничего и усиливать не надо - просто пропустить через кондёр с резистором и ограничить двумя диодами ...

[Wladimir_TS]

Не верю.
При 110 В на резисторе 1 кОм выделится 12 Вт.

Я описал условия проведенных измерений, причем с чужих слов.

Еще вопрос по фильтрации возможных помех.

---------- Сообщение добавлено 10:16 ---------- Предыдущее сообщение было 10:14 ----------

че за пурга? а тахометр использовать -не судьба? уж ДХ или оптический -всегда есть где разместить.

Невозможно по конструктивным особенностям и расположению генератора. Если был-бы доступ к генератору, то можно было-б сделать тупо отвод от обмотки до выпрямителя, но это невозможно.

---------- Сообщение добавлено 10:17 ---------- Предыдущее сообщение было 10:16 ----------

Этот выпрямитель , кстати , не 3 , а 6-фазный - частота пульсаций в 6 раз больше частоты генератора . А что касается самой задачи - так правильно тут товарищи говорили , надо отвязать нагрузку диодом - тогда напряжение импульсов будет несколько десятков вольт , ничего и усиливать не надо - просто пропустить через кондёр с резистором и ограничить двумя диодами ...

Все дело в том, что до конденсатора не додумались по началу, а без него амплитуда пульсаций была почему-то в десятки милливольт всего. (точнее от оборотов генератора и величины нагрузки до вольт)

[Гоша]

Все дело в том, что до конденсатора не додумались по началу, а без него амплитуда пульсаций была почему-то в десятки милливольт всего.

Вот он, вопрос вопросов.
Можно ли сейчас, не разбирая генератор, поставить развязывающий диод, тем самым измерить частоту пульсаций до конденсатора?

Еще вопрос по фильтрации возможных помех.

Фильтрующие элементы ставят по вкусу в зависимости от уровня этих самых помех.
Лучше всего с этим справится регенеративный компаратор. Но для точной схемы нужно знать, какие будут источники питания в частотомере.
Если только 5В, то к выходу Частота надо подключить логический элемент КМОП триггер Шмита, про него уже сто раз говорено.
При таких амплитудах пульсаций частоту можно измерить копеечным мультиметром с возможностью измерения частоты.

[Wladimir_TS]

Да естественно диод ставится и уже стоит.

Частотомер питается от +5В, Измерительная часть (ОМК) питается от +3,3В, в устройстве имеется напряжения +15В

[Гоша]

Ну раз двухполярного питающего нет, берешь любой ОУ, работающий от 5В, хоть 140уд12. Желательно R-to-R.
Делаешь на нем регенеративный компаратор.
Это если хочется возни с ОУ.
Надеюсь, я достаточно помехи внес в сигнал с выпрямителя? 4В от пика к пику чистого белого шума?

[Alex]

Частотомер питается от +5В, Измерительная часть (ОМК) питается от +3,3В,

Достаточно.
Любого из них.

---------- Сообщение добавлено 14:34 ---------- Предыдущее сообщение было 14:30 ----------

Делаешь на нем регенеративный компаратор.
Это если хочется возни с ОУ.

Вот именно. Там "компаратора" на любом логическом элементе хватит, особенно с ТШ на входе.
Можно и на ней и весь усилитель-формирователь сделать (только тогда логику желательно брать небуферированную, с буквой "U" - она лучше в аналоговом режиме работает.)

[Wladimir_TS]

Итак свежие печальные вести с полей и огородов....

Проведено испытание устройства на реальном генераторе (который совсем другой оказался). Получены новые данные. "Всё оказалось совсем не так, как на самом деле..." (с) не моё.

Во первых для измерения частоты назначен отдельный выход , как оказалось, а не основной выпрямитель, который ни разу в генератор не встроен, а совсем себе рядом стоит. Но питать вспомогательную электрику и мерить обороты нужно , как выяснилось от отдельной обмотки. просто единичной обмотки - однофазной.

Параметры выхода, измеренные на резисторе 1 кОм +/-20%

Минимальная частота, при которой имеет смысл что-то измерять - 50 Гц, максимальная 420 Гц (реально 120-400 Гц).
Минимальное напряжение при 50 Гц - 20 вольт пик-пик, при 300 Гц - 120 вольт пик-пик и начинается ограничение в виде срезания "верхушек" синусоиды, однако при 400 Гц имеем около 180 вольт пик-пик (точнее полка-полка - сигнал становится похожим на трапециидальный - почему ?). Помехи выражены как короткие пики около 20 вольт амплитудой в количестве 2-10 на период, никакого шума, которым пугали, не замечено.

Соответственно имевшийся в составе опытного изделия-"частотомера" 3х фазный мост был включен, как обычный однофазный и схема работала отлично (вместо К140УД12 стоял 1/4 1401СА1) Но в этом режиме она увы дает импульсы на каждый полупериод, а нужно на период. Вы скажете - 564ТМ2 (ибо -60/+60 С) - но не обеспечивается гарантированное наличие "лог 0" при остановленном генераторе. А как оказалось это важно (кроме частотомера схема еще обросла кучей узлов). Как-бы это дело доработать.

Вот пока что по горячим следам сообразил :



Резисторы пока не нумеровал, но от, что ниже первого диода - для обеспечения открывания диода, второй, совместно со стабилитроном ограничивает размах сигнала (может параллельно стабилитрону поставить делитель, что-б стабилитрон начинал включаться только при 100 вольтах пик-пик на входе ?

Может какие еще идеи будут ?

И дабы не плодить темы - еще одна злободневная проблема - инверторный генератор (используется для питания приборов на выезде) - китайский - у него иногда глюк происходит с отказом управляемого тиристорного выпрямителя и на силовом конденсаторе напряжение растет так, что тот немного самоликвидируются. Номинальное напряжение 390-400 вольт, номинал конденсатора 450 вольт а если регулятор отказывает, то имеем до 500-600. Идея - параллельно конденсатору какой-то ограничитель напряжения придумать, а последовательно с выпрямителем - предохранитель. Соответственно при росте напряжения с выпрямителя ограничитель начнет брать на себя много тока и :

1) От перегрузки генератора остановится ДВС
2) Сгорит предохранитель.

В любом случае дорогущий 1200 мкФх450В и 4 IGBT транзистора инвертора осунуться живы.

Максимальный рабочий ток там около 10 ампер. предохранитель нужно ампер на 16 наверное пережигать, соответственно принимая на себя до 30А ток.

С варисторами мощными не очень понятно - они как-то вроде медленно понижают сопротивление и набрать приличный ток могут при превышении порядка 100-200 вольт от номинала. А хотелось-бы сработку при превышении в 20-30 вольт с ростом тока в 200-300 раз.

[deemon]

Резисторы пока не нумеровал, но от, что ниже первого диода - для обеспечения открывания диода, второй, совместно со стабилитроном ограничивает размах сигнала (может параллельно стабилитрону поставить делитель, что-б стабилитрон начинал включаться только при 100 вольтах пик-пик на входе ?

Хм , а зачем такие извращения ? Можно же снимать информацию о частоте после моста не по напряжению , а по току . То есть , включить между мостом и кондёром выпрямителя маленький резистор , и снимать напряжение на нём , пропорциональное току . Далее , всё , что нужно - это усилить это напряжение с помощью дешёвого ОУ - и на выходе будут импульсы с 6-кратной частотой ( для моста Ларионова ) , которые потом подать , куда надо Также можно , чтобы не городить там ОУ - включить между мостом и выпрямителем первичную обмотку трансформатора тока , а отношение витков выбрать так , чтобы напряжение на вторичке могло открывать переход БЭ транзистора , так схема станет значительно проще ....